一種消弱永磁同步電機齒諧波電勢的有效方法
李開成（華中理工大學(xué)武漢430074）
【摘 要】通過永磁同步電機轉(zhuǎn)子磁極采用多段斜磁鋼結(jié)構(gòu)消弱齒諧波電勢的研究，得出了傾斜系數(shù)、分布系數(shù)，以及綜合分布系數(shù)與磁鋼分段數(shù)、錯位距離、傾斜角度之間的關(guān)系。證明轉(zhuǎn)子磁極采用這種結(jié)構(gòu)對基波電勢消弱甚小，而對齒諧波電勢能大大消弱。
【敘 詞】永磁電機同步電機／斜磁鋼磁極齒諧波電勢
l引言
齒諧波電勢的存在會使電機的電勢波形出現(xiàn)鋸齒。在交流調(diào)速系統(tǒng)所使用的永磁同步電動機中，加在電機上頻率可調(diào)的三相電壓多采用脈寬調(diào)制的方法，由功率電子器件提供，該電壓含有豐富的諧波成分，它使電機銅耗和鐵耗增加，電機性能受到影響。如果電機的齒諧波電勢又比較強，電機的性能將進一步惡化。因此，必須設(shè)法消弱齒諧波電勢。轉(zhuǎn)子磁極采用多段斜磁鋼結(jié)構(gòu)是一種消弱齒諧波電勢的有效方法。
2傾斜系數(shù)、分布系數(shù)和綜合分布系數(shù)
設(shè)磁鋼形狀如圖1所示，磁鋼的弧面與側(cè)面不垂直，呈圓弧狀平行四邊形結(jié)構(gòu)。一個磁極由j塊完全相同的磁鋼沿軸均勻分布而圖1磁鋼形狀成，每塊磁鋼側(cè)面偏離轉(zhuǎn)子軸向口，弧度，側(cè)面沿圓周方向扭過的弧度為p，相鄰兩磁鋼之間錯位的弧度為口（見圖2）。
2.1幀斜系數(shù)
對于傾斜磁鋼，如果將磁鋼細分成無窮多段，如圖3所示，則每微段磁鋼產(chǎn)生的磁通在定子導(dǎo)體中感應(yīng)的同一次諧波電勢存在著相位差，使得合成的同次諧波電勢得到削弱，削弱的程度，可用類似于斜槽分?jǐn)?shù)的傾斜系數(shù)表示。
磁鋼傾斜、定子槽不傾斜，與轉(zhuǎn)子磁鋼不傾斜、定子槽傾斜在定子繞組中感應(yīng)電勢的效果一致，因此，傾斜系數(shù)可按斜槽系數(shù)導(dǎo)出。
如圖4所示，設(shè)有一導(dǎo)體，認(rèn)為由n個相同的微段導(dǎo)體串聯(lián)而成，相鄰兩微導(dǎo)體之間相距角為(rad)，則基波傾斜系數(shù)為：
2.2分布系數(shù)
由于相鄰兩塊磁鋼之間有錯位，則每塊磁鋼產(chǎn)生的磁通在同一導(dǎo)體中感應(yīng)的同一次諧波電勢存在相位差，使得合成的諧波電勢得到消弱，消弱的程度用分布系數(shù)表示。
如果第k塊磁鋼產(chǎn)生的磁通在定子繞組中感應(yīng)的第v次諧波電勢為eqv．eikvα則j塊磁鋼產(chǎn)生的磁通感應(yīng)的第v次諧波電勢為：
為第v次諧波分布系數(shù)。基波分布系數(shù)為：
2.3綜合分布系數(shù)
當(dāng)磁極采用斜磁鋼分段錯位結(jié)構(gòu)時，如果第k塊磁鋼產(chǎn)生的磁通在定子繞組中感應(yīng)的第v次諧波電勢為  ，則磁鋼發(fā)出的磁通在定子繞組中感應(yīng)的第y次合成諧波電勢為： 上式表明，對于既分段又傾斜的磁鋼，其綜合分布系數(shù)為傾斜系數(shù)和錯位分布系數(shù)之積。
3消弱齒諧波電勢的條件
由式(5)可知，若要消去第v次諧波電勢，應(yīng)使
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